现浇空心板建模和设计YJK

现浇空心板建模和设计

现浇空心板是近年来流行的一种新型楼板结构形式，常用于对梁高有限制的楼层。前几年颁布了现浇空心板的设计规程，更推动了这种结构的广泛应用。由于没有合适的计算软件，现浇空心板的设计成为难点问题之一。

一、在建模的楼板布置菜单下设置现浇空心板的布置菜单

现浇空心板是在现浇的楼板内嵌入预制的空心箱体或块体。这里可输入的现浇空心板类型可采用空心的筒芯或箱体，箱体下可以设板，也可以没有板。

用户利用这里的菜单进行现浇空心楼板的布置、删除操作。

1、布置空心板

程序支持内模采用空心的筒芯、箱体的现浇空心楼板，箱体下可以设板，也可以没有板，有板时肋梁为工形截面，无板时肋梁为T形截面。

需要先运行“生成楼板”命令，在房间上生成现浇板信息。

现浇空心板布置分为定义类型和在房间布置两步操作。

点击布置空心板菜单，弹出布置对话框；点击“添加”按钮，首先定义空心板类型，弹出空心板定义界面，如图所示。选择内模截面类型，定义相关的尺寸数据，点击“确定”定义完成。

截面类型分为筒芯、箱芯和T形三种；

现浇楼板的总厚度由箱体高度、板顶厚度、板底厚度相加组成。

空心板布置时的对话框如下图：

排块起始距离：第一个排块和边梁（墙）的距离，它既可以从房间左边（下边）起始，又可以从房间右边（上边）起始；

房间为矩形时，排块的起始点和方向是明确的，但当房间为非矩形房间时，还需要用户增加排块方向和起始点的设置。软件会提示用户先选择楼板一条边为基线，模型中用黄色加粗线显示，然后再选择楼板一点做为排块起点。如下图是一个非矩形房间的空心板布置。

下图为布置了现浇空心板的某层平面。

2、删空心板

删除指定房间的空心楼板，用之前的现浇实心板替换。

二、对现浇空心板的计算提供了两种模型

软件对箱体的现浇空心板的计算提供了两种模型：

1）按照密肋梁计算

将箱体之间的肋转化成工形截面或者T型截面的肋梁，肋梁翼缘的宽度取肋梁间距的一半，每个房间形成小的交叉梁系，房间周围的梁是肋梁的弹性支座（如果是墙则为竖向不动支座），各个相邻房间的交叉梁系互相连接，再加上楼层的楼面梁共同形成全层的交叉梁体系。软件按照这样的模型计算楼板上的恒载和活载，没有考虑风荷载和地震作用。当箱体下有板时肋梁为工形截面，无板时肋梁为T形截面。计算结构给出肋梁的内力和配筋。在配筋结果文件中输出肋梁的工形或者T型截面的详细尺寸。

肋梁为T形截面时肋梁的配筋全都配置在肋梁内，但对工形截面肋梁的配筋既可配置在肋梁上，又可配置在箱体上下板内。软件给出肋梁和翼缘的配筋比例参数，由用户填写。

在梁的平法施工图中可以同时对肋梁画出平法施工图，肋梁部分是按照平法标准图的井字梁的画图规则实现的。

计算结果中对各房间周围的楼面梁仍是按照上部结构全楼计算的结果输出。它们虽然参与了肋梁的整体计算，但这样计算的结果只给肋梁用，楼面梁本身不用。

2）按照楼板的有限元计算

软件按照弹性楼板的有限单元法计算，考虑空心板的因素计算时取用楼板的折算刚度，计算折算刚度的公式取自现浇空心板设计规范。软件根据用户输入的“板元细分最大控制长度”对楼板自动划分单元，对楼面梁按照考虑梁刚度的弹性支座计算。

软件对楼板的有限元计算结果积分为肋梁的弯矩，仍是以肋梁为单位输出弯矩和配筋。输出内力和配筋的形式和第一种按照密肋梁计算模式相同。

用户应注意：对现浇空心板房间输入的楼面均布恒载中不应包含楼板的自重，因为软件将自动计算现浇空心板的自重，在肋梁计算时也自动计算肋梁的自重。在荷载参数设置中是否计算楼板自重的选项不起作用。

三、在上部结构计算中嵌入现浇空心板的计算

在上部结构计算的设计计算部分中同时进行了现浇空心板的计算，在上部结构计算的参数中设置了“是否计算现浇空心板”的选项和对现浇空心板按照“交叉梁系计算”和“板有限元法计算”的选项。

如果布置了现浇空心板，并且在计算参数中勾选了“计算现浇空心板”，则软件在上部结构计算过程中自动嵌入现浇空心板的计算。现浇空心板的计算以布置了现浇空心板的楼层为单元进行。

在上部结构计算完成后，设计结果的各项输出中将自动包含现浇空心板肋梁的内容。如下面的配筋简图中，在普通柱、梁、墙柱的配筋之外还出现了肋梁的配筋。

在各层配筋计算文件中，对于有现浇空心板的楼层，增加了肋梁的配筋，其中包括肋梁的工形或者T形截面的详细尺寸。

在梁的平法施工图中可同时画出肋梁的配筋图。

四、交叉梁法和有限元法结果比较

板交叉梁法（上）和有限元法计算配筋对比，可以看出，两种计算模型的结果非常相近。

五、与佳构软件Strat的结果比较

1、对比工程

空心板厚400mm，均布恒载10kN/m2，中间实心板带宽1000mm，周边实心板带宽600mm，箱体尺寸1000mm*1000mm，肋梁宽100mm，板顶、板顶厚50mm。如下图

2、楼板正弯矩

取其中一个房间结果对比，上为Strat结果，下为YJK结果。

楼板正弯矩

结论：两个软件跨中正弯矩差异不大

3、楼板支座负弯矩(对比右上角板8根横向肋梁，标号从上向下)

结论：楼板支座负弯矩两个软件结果基本一致

4、肋梁弯矩

YJK软件采用沿楼板宽度方向积分的方式确定肋梁弯矩(STRAT无法查看肋梁弯矩)

1号肋梁支座弯矩：-123.2 kN.m

2号肋梁支座弯矩：-53.8 kN.m

3号肋梁支座弯矩：-29.6 kN.m

4号肋梁支座弯矩：-24.1 kN.m

5号肋梁支座弯矩：-26.6 kN.m

6号肋梁支座弯矩：-43.6 kN.m

7号肋梁支座弯矩：-80 kN.m

8号肋梁支座弯矩：-151 kN.m

5、配筋

两个软件配筋计算结果有一定的差异，但Strat从单元弯矩直接给出肋梁的配筋，缺少中间过程。YJK给出了肋梁的弯矩，用户可根据肋梁弯矩及截面尺寸，采用工具箱软件复核。

六、布置柱帽时的计算

1、对布置柱帽的楼板自动按照有限元法计算

当现浇空心板结构布置柱帽时，软件判断有柱帽存在时将按照有限元法计算整层楼板，即便用户前面选择了“肋梁法”计算，程序仍将计算方式强制改为有限元法计算，因为有限元方法才能准确计算厚度和刚度有变化的板。

板有限元计算时对于柱帽部分的单元可以考虑柱帽的实际厚度。由于柱帽是实心板，对这部分单元的刚度不作考虑空心板的折减。

2、柱帽处肋梁的配筋给到柱帽边缘处

和柱帽相交的肋梁，其配筋结果将只给到柱帽边缘处，不再给出柱帽内部的部分。

3、柱帽本身的配筋查看板有限元结果

对于柱帽本身的配筋，可以在设计结果的等值线菜单下查看空心板内力和配筋的等值线，根据计算配筋再人工补充柱帽的实际配筋。